Les facteurs biomécaniques à risque pour le développement de l’arthrose

L’anatomie du genou

L’anatomie du genou est l’articulation la plus complexe de notre organisme : c’est autour de celle-ci que se développe le mouvement de nos membres inférieurs. Elle doit donc autoriser une grande liberté de mouvement tout en demeurant stable puisque c’est sur elle que repose tout le poids de notre corps. Elle se compose des trois os que sont le fémur, le tibia et la rotule (aussi appelée patella) qui forment deux articulations distinctes : l’articulation fémoropatellaire (entre la patella et le fémur) et l’articulation fémorotibiale (entre le fémur et le tibia). La structure de l’articulation est détaillée par la figure 1.2 ci-dessous. La partie supérieure de l’articulation du genou est l’os du fémur. C’est l’os de la cuisse et le plus long de notre corps. Il s’insère en proximal au niveau du bassin et sa partie distale fait donc partie de l’articulation du genou. La surface articulaire est tout d’abord constituée de deux condyles (un médial et un latéral). Ces deux masses situées en latéral sont recouvertes de cartilage, un tissu robuste et élastique qui protège et favorise le glissement des os l’un sur l’autre. Ces deux condyles qui reposent sur le plateau tibial sont séparés en postérieur par la fosse intercondylaire et se rejoignent en antérieur pour former la trochlée.

En forme de poulie, c’est la surface en contact avec la patella. Latéralement et en arrière des condyles, on retrouve deux épicondyles (médial et latéral) où vont s’insérer plusieurs ligaments du genou (McKinley, O’Loughlin, Bélanger, & Bidle, 2014). La patella est un os de forme quasi-triangulaire, située sous le tendon inférieur du quadriceps fémoral et qui s’articule donc avec la face antérieure du fémur. Cet os permet de bloquer le genou en extension et d’amplifier le bras de levier du muscle quadriceps. Il peut ainsi transmettre le mouvement à la partie inférieure de l’articulation constituée de deux os en parallèle, le tibia et le péroné (fibula). Parmi ces deux os, seul le tibia fait partie intégrante du genou. Le péroné, bien qu’il sert d’attache à de nombreux muscles, a un rôle mécanique limité. La majorité du poids du corps repose sur le tibia dont la partie proximale fait partie de l’articulation qui nous intéresse. Sa surface articulaire à ce niveau est appelée plateau tibial en raison de sa forme relativement plate. Il est composé, comme le fémur avec lequel il s’articule, de deux condyles médial et latéral : le premier est légèrement concave tandis que le second est convexe.

En plus de ces 3 os, on trouve deux ménisques (des « coussins » de fibrocartilage qui permettent d’absorber les chocs sur le plateau tibial) et 5 ligaments principaux au coeur du genou (Voir Figure 1.3). Deux ligaments croisés agissent comme un pivot central pour toute l’articulation (le ligament croisé antérieur LCA et le ligament croisé postérieur LCP). Ils ont un rôle fondamental dans la stabilité du genou en contrôlant notamment la rotation interne. Les deux autres ligaments principaux sont situés à l’extérieur de l’articulation : le ligament latéral interne (LLI) et le ligament latéral externe (LLE). Ces deux ligaments ont pour rôle premier de bloquer les mouvements d’inclinaison latérale du tibia. Le ligament patellaire joue aussi un rôle important dans les mouvements de l’articulation. Aussi appelé « tendon rotulien » (puisqu’il est en fait la continuation du tendon du quadriceps), il relie le tibia à la patella, ellemême en partie recouverte et reliée ensuite au fémur par ce même tendon. Il guide la patella lors des mouvements de flexion en plus de limiter son déplacement dans le plan transverse.

Méthodes de mesure

Tel que mentionné précédemment l’AG a de nombreuses conséquences sur les patients atteints. La modification de la marche est une des principales (Duffell, 2014). Depuis une trentaine d’années, de nombreuses recherches ont été effectuées pour mettre au point des méthodes fiables et valides pour mesurer la biomécanique de la marche des patients. L’objectif est d’obtenir une mesure objective des paramètres propres à un individu : le déplacement de ses segments osseux au cours du mouvement. Dans un environnement clinique, cela nécessite donc d’exclure les méthodes invasives qui seraient trop difficiles et coûteuses à mettre en place dans ce contexte. Les principales solutions résident aujourd’hui dans l’utilisation de marqueurs dont la position est suivie dans les 3 dimensions de l’espace grâce à des caméras.

Il en existe deux types : des marqueurs actifs qui émettent un flux lumineux et des marqueurs passifs qui sont eux simplement réfléchissants. Leur position est donc visible via une caméra infrarouge. Cette technique a l’avantage d’être totalement sécuritaire pour le patient et offre la possibilité de multiplier les mesures sans risque. Cependant, si ces mesures sont fiables, elles ne sont pas pour autant valides. Ces marqueurs étant fixés sur la peau, c’est le mouvement de celle-ci qui est enregistré et non directement celui des os qui sont en-dessous. Cette erreur, qui réside dans le déplacement relatif de la peau par rapport aux os, est nommée artéfact de tissus mous (Stagni, Fantozzi, Cappello, & Leardini, 2005). Au niveau du genou, le mouvement de la peau a été mesuré vis-à-vis de celui de l’os visualisé par fluoroscopie : il varie de 2 à 17mm au niveau des 2 condyles latéral et médial. Une telle différence équivaut à doubler l’erreur de mouvement dû au marqueur lui-même (Sati, 1996). À partir de ces travaux, le Laboratoire de recherche en imagerie et orthopédie (LIO) de l’École de technologie supérieure (ÉTS) a développé un outil capable de minimiser ce déplacement et donc l’erreur de mesure : la graphie cinématique du genou (GCG) ou en anglais le Knee Kinematics Graph ou KneeKG (Hagemeister, 2005; Lustig, Magnussen, Cheze, & Neyret, 2012).

Il s’agit d’un exosquelette partiel constitué de marqueurs passifs réfléchissants disposés sur 3 parties distinctes : au niveau du tibia, du genou et du bassin. La facture du harnais en demi-arche permet au système de s’appuyer sur les condyles du genou, là justement où le mouvement des tissus mous est le plus important, tout en laissant possible les mouvements dans tous les plans de l’espace (Sudhoff, 2007). Afin d’obtenir des données exploitables, la cinématique doit être analysée sur un mouvement répétable et propre à chaque patient : l’examen consiste donc à prendre des mesures durant la marche sur un tapis roulant. L’acquisition permet d’obtenir le mouvement relatif du tibia par rapport au fémur dans les 3 plans de l’espace et donc de connaître les amplitudes angulaires de flexion/extension, abduction/adduction, rotation interne/externe au cours de la marche. Au cours d’un mouvement de 65° d’amplitude, la GCG permet d’obtenir les valeurs des angles d’abduction/adduction à 0.4° près et ceux de la rotation axiale à 2.3° près. Il présente également une excellente reproductibilité intra- et inter- observateurs (coefficients de corrélation intra classe entre 0.88 et 0.94 selon les 3 mouvements) (Labbe, Hagemeister, Tremblay, & de Guise, 2008).

La répétabilité moyenne des mesures varie entre 0.4° et 0.8° pour les angles de rotation selon l’étude d’Hagemeister (2005). L’entreprise EMOVI Inc. commercialise la GCG depuis plusieurs années et ce à travers le monde. De nombreuses études se sont déjà appuyées sur cet outil pour démontrer un apport dans le diagnostic en relevant des différences significatives dans les patrons de marche de personne avec des grades radiologiques différents ou entre patients sains et symptomatiques (Boivin, 2010; Bytyqi et al., 2014). C’est ce système qui sera utilisé dans la suite de ce travail pour collecter les données cinématiques.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 REVUE DE LA LITTÉRATURE
1.1 Anatomie
1.1.1 Termes d’anatomie, plans et directions
1.1.2 L’anatomie du genou
1.1.3 Les mouvements du genou
1.2 L’arthrose du genou
1.2.1 Définition
1.2.2 Prise en charge
1.3 La cinématique 3D
1.3.1 Méthodes de mesure
1.3.2 Description des données cinématiques du genou à la marche
1.3.3 Les facteurs biomécaniques à risque pour le développement de l’arthrose
1.4 Le système GCG intégré dans la clinique
1.4.1 Le rapport automatisé et les recommandations
1.4.2 Calcul des facteurs biomécaniques à risque et valeurs seuil
1.4.3 Le programme MonArthrose
1.5 Les méthodes d’analyse de la marche
1.5.1 Le traitement du signal
1.5.2 Méthodes principales
1.5.2.1 Le modèle point par point
1.5.2.2 Analyse en composantes principales
1.5.2.3 Corrélation simple et multiple
1.5.2.4 Analyse de grappes (Cluster analysis
CHAPITRE 2 PROBLÉMATIQUE ET OBJECTIFS
2.1 Problématique
2.2 Objectifs
2.3 Hypothèses
CHAPITRE 3 ANALYSE DES CARACTÉRISTIQUES SOCIODÉMOGRAPHIQUES ET CLINIQUES DES PATIENTS SOUFFRANT D’ARTHROSE DU GENOU AU QUÉBEC ET QUI SONT TRAITÉS EN SOINS DE 1IÈRE LIGNE
3.1 Résumé de la problématique
3.2 Méthodologie
3.2.1 Population étudiée
3.2.2 Critères d’inclusion/d’exclusion
3.2.3 Collecte des données
3.2.3.1 Évaluation subjective : Questionnaires
3.2.3.2 Évaluation objective : tests musculo-squelettiques et fonctionnels
3.2.4 Analyse des données
3.3 Résultats
3.3.1 Caractéristiques des participants
3.3.2 Tests d’évaluation musculo-squelettique et tests fonctionnels
3.4 Interprétation des résultats et discussion
3.4.1 Caractéristiques des participants
3.4.2 Évaluation musculo-squelettique et fonctionnelle
3.4.3 Les associations entre l’autogestion, la fonction et la qualité de vie
CHAPITRE 4 ÉVALUATION CLINIQUE ET BIOMÉCANIQUE DE L’INTRODUCTION DE LA GRAPHIE CINÉMATIQUE DU GENOU ET DU PROGRAMME MON ARTHROSE DANS LA PRATIQUE MÉDICALE COURANTE
4.1 Résumé de la problématique
4.2 Méthodologie
4.2.1 Devis expérimental de l’étude
4.2.1.1 Description des trois groupes d’intervention
4.2.1.2 Échantillon analysé
4.2.2 Analyse des données
4.2.2.1 Découpage des cycles en clinique versus en laboratoire
4.2.2.2 Analyses statistiques
4.3 Résultats
4.3.1 Comparaisons des groupes à T0
4.3.2 Comparaisons de l’évolution des groupes de prise en charge de T0 à T6
4.4 Interprétation des résultats et discussion
4.4.1 Évaluation clinique
4.4.2 Évaluation cinématique
CHAPITRE 5 ÉVALUATION DE L’UTILISATION DE PARAMÈTRES CINÉMATIQUES 3D COMME MARQUEURS MÉCANIQUES DE LA DOULEUR : UNE ÉTUDE EXPLORATOIRE
5.1 Résumé de la problématique
5.2 Méthodologie
5.2.1 Population étudiée
5.2.2 Identification des 10 paramètres cinématiques
5.2.2.1 Catégorisation de l’échelle de douleur du KOOS
5.2.2.2 Analyse de la complexité de l’échantillon :
5.2.3 Analyse statistique des données
5.3 Résultats
5.3.1 Identification des 10 paramètres cinématiques
5.3.2 Corrélations
5.4 Interprétation des résultats et discussion
CONCLUSION
RECOMMANDATIONS
ANNEXE I QUESTIONNAIRE AUTO-ADMINISTRÉ AU PATIENT
ANNEXE II ÉVALUATION MUSCULO-SQUELETTIQUE
ANNEXE III RÉFÉRENCES POUR LA VALIDITÉ DES TESTS
APPENDICE A ABSTRACT PRÉSENTÉ AU CONGRÈS ANNUEL DE LA CPS
APPENDICE B ABSTRACT PRÉSENTÉ AU CONGRÈS MONDIAL DE L’OARSI
LISTE DE RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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